"以太"学说是怎么被否定的呢

“以太”(Ether或Aetller)是古希腊人创造发明的诸多有世界影响的智慧概念之一，它曾被人津津乐道地谈论，被人反反复复地研究。科学家们围绕“以太”展开过热烈的讨论，提出了许多有意义的见解，从而有力地推动了科学的发展。但比起“逻各斯”、“原子”、“数”等概念来，“以太”概念现常被人忽略。脉冲(与声的脉冲不同)传送给所有跟它接触的微粒，但它本身并不经受任何永久的位移。深受英国传统经验主义影响的牛顿对光的波动说进行了驳斥。第一，波动说不能很好解释光的直线传播。如果光是波动的话，光波也会像声波一样绕过障碍物，但我们没有观察到这种现象；第二，波动说不能解释冰洲石的双折射现象，即当一束光线从空气传入冰洲石之类的晶体媒质之内时，便分为两束不同的折射光：一束为平常光，它遵循笛卡儿定律，而另一束则为非常光，它不受该定律的限制。牛顿完全不同意笛卡儿的演绎法：“虽然用归纳法来从实验和观察中进行论证不能算是普遍的结论，但它是事物的本性所许可的最好的论证方，并且随着归纳的愈为普遍，这种论证看来也愈为有力”牛顿的科学方法可以称为归纳演绎法，主要集中在《自然哲学的数学原理》第三篇的开头，名为“哲学中的推理法则”，一共有四条：法则一，除那些真实而已足够说明其现象者外，不必去寻求自然界的其他原因；法则二，对于自然界中同一类结果，必须尽可能归之于同一种原因；法则三，物体的属性，凡既不能增强也不能减弱者，又为我们试验所能及的范围内的一切物体所具有者，就应视为所有物体的普遍属性；法则四，在实验哲学中，我们必须把那些从各种现象中运用一般归纳而导出的命题看做是完全正确的，或者是非常接近于正确的；虽然可能想象出任何与之相反的假说，但是没有出现其他现象足以使之更为正确或者出现里外之前，仍然应当给予如此的对待。牛顿的科学思维方法决定了他对“以太”是否存在也抱骑墙态度。他对“以太”的第一个也是煞费苦心的介绍，出现在1675年给奥尔登堡的一封信中。他通过陈述对假说的地位和功能的看法，引入了“以太”概念。牛顿认为，“以太”的结构和空气相似，但稀薄得多，精细得多，而且更有弹性。“以太”由主体及附属部分组成，主体较迟钝，附属部分以太气精较灵活，电、磁和重力都与以太相关。这就为研究电磁现象开辟了道路。以太是一种能振动的媒质，它的振动微小而速度较快，以太振动虽有大小之分，但无快慢之别。谈到以太与光的关系，牛顿认为，光既不是以太，也不是以太的振动，而是从发光物体传播出来的东西。光和以太相互作用，以太使光折射而光使以太发热，最稠密的以太作用也最强。由于牛顿的巨大影响，到了18世纪，被牛顿反对的光的波动论受到冷落，这种情况持续到19世纪初，直到英国医生托马斯·杨(Tholna暑Young)和法国土木工程师菲涅耳(AugustinJeanFresnel)解决了牛顿对波动论所提出的两个诘难。1800年1月，托马斯·杨向英国皇家学会提交了一篇为惠更斯波动论辩护的论文，封冻波动论的坚冰才开始被打破。1815年，菲涅耳独立发现干涉定律，后又以多年艰苦的努力从事严密的数学论证，终于把波动论发展到很圆满的境界从而被大多数物理学家所接受。1850年，法国物理学家傅科测出光在水中的传播速度比在空气中小，这同牛顿从发射论所推导出的预测相反，从而宣告波动论的完全胜利。正如爱因斯坦所指出的，光的波动论的成功，在牛顿物理学中打开了第一道缺口。于是，以太成为科学研究的重要对象，物理学也被分成两部门：一门研究通常的物质，另一门研究以太，称为“以太学”。在以太学中，最令人困惑的问题是：地球在以太中运动，两者的相对运动究竟是怎样的这就是以太漂移问题。为解决这一问题，世纪末的物理学家做了各种各样的实验，其中以美国迈克尔逊、和莫雷的“以太漂移”实验最有名，1881年-1884年，阿尔伯特·迈克尔逊（AlbertMichelson）和爱德华·莫雷为测量地球和以太的相对速度，进行了著名的迈克尔逊—莫雷实验，测量了不同方向上的光速。当时他是想测出地球相对于以太的绝对速度，方法是将一束光打到一面半透明的镜子上，光被分成两束互成九十度角，然后两束光分别打到两面全反射镜上，按原路返回，若光波的波峰与波谷相互有错位，则由于干涉效应，光会减弱，当时认为光是相对于以太以一定速度传播的，所以认为由于地球在以太中运动，两个方向上的光速会不同所以会使光波错位导致光的强度减弱，但事实上并未如此，于是推测要么以太不存在，要么地球相对于以太是静止的，而后者是不可能的。这实际上证明了光速不变原理，即真空中光速在任何参照系下具有相同的数值，与参照系的相对速度无关，以太其实并不存在。后来又有许多实验支持了上面的结论。